CH681211A5 - Cutting insert for tool machining concave surface - has flank forming cutting edge in complementary zones with different clearance angles - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz, insbesondere eine Wende- oder Wechselschneidplatte, für den durch mechanische Fixierung erfolgenden Einbau in Werkzeuge mit konkaver Schneidbahn, beispielsweise Fräser, Ausbohrwerkzeuge oder Werkzeuge für Karusselldrehmaschinen. 



  Bezüglich der Definition des Begriffs Schneid-"Einsatz", d.h. bezüglich des vorgesehenen Einbaus in spanabhebende Werkzeuge, sei auf die italienische Norm UNI und die internationale Norm ISO verwiesen. 



  Zur Vereinfachung der Beschreibung wird hier Bezug genommen auf Fräser mit einem Einstellwinkel von 90 DEG , besser gesagt auf sogenannte Eckfräser, obschon die Einsätze tatsächlich in praktisch beliebige Fräser oder Werkzeuge eingesetzt werden können, die gekennzeichnet sind durch eine konkave Schneidbahn, angenähert vergleichbar einem Kreisbogen. Die Erfindung betrifft solche Einsätze, bei denen die Abmessungen der Oberseite grösser sind als die Dicke, Einsätze, die für gewöhnlich in sogenannter "radialer" Stellung montiert werden, d.h. mit ihrer grösseren Seite, das ist die Oberseite, bezüglich eines Radius orientiert sind, der senkrecht zur Fräserachse und durch die Schneidspitze oder Schneidecke der Schneidkante des in der Arbeitsstellung befindlichen Einsatzes verläuft. 



  Speziell bezieht sich die Erfindung auf sogenannte "positive" Einsätze, die Pyramidenstümpfen entsprechen und für die gilt: die Ober- oder Hauptseite ist die grös sere Seite und bildet die Spanfläche; eine oder mehrere der Seiten des die Oberseite bildenden Polygons bilden die Schneiden (Schneidkanten); die Seitenfläche neben der Schneide bildet die Flanke, und der Winkel zwischen der Flanke und der senkrecht zu der Oberseite verlaufenden Ebene bildet den Freiwinkel des Einsatzes. Jede Schneide ist folglich gebildet durch die Schnittlinie zwischen einer Flanke und der Oberseite des Einsatzes. 



  Durch die Erfindung werden im folgenden näher erläuterte Ziele und Vorteile bei einem positiven Schneideinsatz für den Einbau in Werkzeuge mit konkaver Schneidbahn erreicht, wie er im Anspruch 1 näher definiert ist. 



  Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: 
 
   Fig. 1 eine schematische Ansicht eines quadratischen positiven Einsatzes, dargestellt in verschiedenen Ansätzen; 
   Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Eckfräsers zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung; 
   Fig. 3 eine Stirnansicht des Fräsers nach Fig. 2 mit einem einzigen Einsatz; 
   Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Fräsers nach Fig. 2; 
   Fig. 5 ähnliche Ansichten wie in Fig. 1, jedoch von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Einsatzes; 
   Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Ausführungsform eines Einsatzes gemäss Fig. 5, und 
   Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform einer Flanke eines erfindungsgemässen Einsatzes. 
 



  Ein als Beispiel dienender Schneideinsatz gemäss Fig. 1 hat in herkömmlicher Weise quadratische Form. Die Ecken der Oberseite oder Hauptseite 10 sind mit A, B, C und D bezeichnet, während die Ecken der Unterseite 11 mit  E, F, G und H bezeichnet sind. Die Unterseite 11 wird auch als Stützfläche oder Basisfläche bezeichnet. Mit a ist der Freiwinkel oder der Schrägen-Winkel zwischen einer Flanke 12 und der zu der Hauptseite 10 senkrechten Ebene bezeichnet. Die Oberseite und die Unterseite müssen nicht notwendigerweise parallel zueinander verlaufen. 



  In Arbeitsstellung eingebaut in den Körper 13 eines Fräsers ergibt die Orientierung der Hauptseite des Einsatzes und der Schneide bezüglich den Radialebenen und Axialebenen und bezüglich des idealen Umfangsmantels die Schneidgeometrie, zu deren Definition auf die einschlägigen Normen verwiesen wird. 



  Gemäss den Fig. 2 bis 4 entspricht der Neigungswinkel c der Schneide im vorliegenden Beispiel dem Axialwinkel, während für den Spanwinkel b, der im vorliegenden Beispiel praktisch mit dem Radialwinkel zusammenfällt, zur einfacheren Beschreibung ein Wert Null entsprechend den Ecken oder Spitzen der Schneide AD gewählt ist, ein Wert, der dank der Existenz des Neigungswinkels c für die Punkte der Schneide von A nach D zunimmt. Gemäss Fig. 3, in der durch einen Pfeil die Drehrichtung des Fräsers kenntlich gemacht ist, liegt die Seite CD des Einsatzes bezüglich der Diametralebene von AB tiefer aufgrund des Neigungswinkels c.

  Diese Absenkung verhindert, dass der Wert des Neigungswinkels c über einen gewissen Wert hinausgeht, wobei der Winkelwert auch verbunden ist mit dem Einstellwinkel des Einsatzes und dem gewünschten Spanwinkel b, und zwar insoweit als, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, der Punkt H der Basisfläche des Einsatzes sich zu sehr an die konkave Bahn der Spitze D der Schneide annähert und direkt die konkave Schneidfläche streift, was folglich den Fräser an einem ordnungsgemässen Schneiden hinderte. Zur Vereinfachung wurde hier die Diskussion auf die äusserste Spitze der Schneide bezogen, die Erläuterungen gelten jedoch auch für andere Punkte, insbesondere dann, wenn die Schnitttiefe niedriger ist als die  Schneidenlänge.

  Zu erwähnen ist ferner, dass die Erläuterung durch Betrachtung von punktförmigen Ecken vereinfacht wurde, während in der Praxis die Ecken mit gewissen Radien und mit kleinen Abflachungen ausgebildet sein können. Aber auch dies ändert nichts an der grundsätzlichen Gültigkeit der obigen Erläuterungen. 



  Das Vorsehen von grossen Winkeln b und c, d.h. von stark positiven Winkeln oder eines starken Neigungswinkels c mit möglicherweise negativem Spanwinkel b, ist deshalb besonders vorteilhaft, weil es die Energieabsorption beim Zerspanungsvorgang herabsetzt, die Schneidkraft und auch die Gefahr von Schwingungen herabsetzt. 



  Hypothetisch könnte man weite Winkel für den Spanwinkel b und den Neigungswinkel c erhalten, wenn man an dem Einsatz einen entsprechend grossen Freiwinkel a vorsähe, dies würde allerdings zu einer Schwächung der Eck- und Spitzenzone führen, die der Bruchgefahr und dem Verschleiss am meisten ausgesetzt ist. Dies wiederum würde es erforderlich machen, in dieser Zone die Schneid- und Schlagkraft mittels weniger starker Spankräfte zu begrenzen, was jedoch zu einer Reduzierung der Kapazitätsauslastung und zu einer Erhöhung der Arbeitszeit führen würde. Beides ist nicht akzeptabel. 



   Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem und gestattet die Wahl von weiten Winkeln für den Neigungswinkel c und den Spanwinkel b ohne Einbusse der Robustheit der Eckzone der Schneide. 



  Zur Vereinfachung der Erläuterung sei auf Fig. 5 und 6 sowie auf einen quadratischen Einsatz Bezug genommen, obschon es sich versteht, dass die Erfindung Gültigkeit hat für Einsätze mit praktisch beliebigen Formen, solange der Einsatz sich definitionsgemäss in radialer Stellung befindet. 



  Bei dem erfindungsgemässen Einsatz enthält die einer betrachteten Schneidkante benachbarte Flanke mindestens zwei annähernd dreieckförmige oder trapezförmige  Zonen, mit einem Freiwinkel a für eine Zone 14, die direkt neben der Schneidkante liegt und zu der Spitze oder Ecke A hin breiter ist, und einem Freiwinkel a min , der grösser ist als a, für die unter der ersten Zone liegende Zone 15, welche zum hinteren Teil D hin breiter ist. Die zwei Zonen 14 und 15 brauchen nicht unmittelbar benachbart zu sein, sie können durch eine Zwischenzone 16 voneinander getrennt sein, wie es in dem Beispiel nach Fig. 7 zu sehen ist. 



  Bei einem derart konstruierten Einsatz erzielt man folgende Vorteile: 
 
   1) die Zone 14 neben der Spitze oder Ecke ist stabil, da man auch einen kleinen Freiwinkel a vorsehen kann; 
   2) man kann einen weiten Neigungswinkel C wählen, da die Breite der Zone 14 mit dem Freiwinkel a sich zunehmend in Richtung auf den hinteren Abschnitt verringert, während sich in der gleichen Richtung die Breite der Zone 15, die den relativ weiten Freiwinkel a min  aufweist, vergrössert. Dadurch besteht keine Gefahr, dass die Flanke des Einsatzes die von der Schneide in dem Werkstück erzeugte konkave Fläche streift; 
   3) ebenfalls aus den unter 2) angegebenen Gründen kann auch der Spanwinkel b der Schneide relativ gross gewählt werden. 
 



   Für eine deutliche Beschreibung wurde auf ein relativ einfaches Beispiel zurückgegriffen, jedoch haben die Erläuterungen ebenfalls Gültigkeit für Fräser mit weitaus komplizierterem Aufbau. Dies gilt beispielsweise für einen Fräser mit einem von 90 DEG  abweichenden Einstellwinkel, für einen Fräser mit vorderem Radialwinkel, der von Null Grad abweicht, und für Einsätze mit anderer als quadratischer Form oder mit nicht geradlinigen Schneidkanten. 

Claims (7)

1. Schneideinsatz für den radialen Einbau in Werkzeuge mit konkaver Schneidbahn, mit einer Ober- oder Hauptseite (10), einer Unterseite oder Basisfläche (11), Flanken (12) bildenden Seitenflächen, und einer oder mehreren Schneidkanten, die definiert werden durch eine oder mehrere Flanken (12), welche zu der Ober- oder Hauptseite (10) unter Bildung eines Freiwinkels abgewinkelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Flanke (12), die zusammen mit der Ober- oder Hauptseite (10) an der Bildung einer Schneidkante beteiligt ist, mindestens aus zwei komplementären Zonen (14, 15) zusammensetzt, deren Oberflächenbreiten sich in zueinander entgegengesetzten Richtungen ändern und die verschiedene Freiwinkel (a, a min ) aufweisen.

2.

Schneideinsatz nach Anspruch 1, bei dem die zwei komplementären Zonen annähernd dreieckige Form aufweisen, eine erste Zone (14) unmittelbar benachbart der Schneidkante liegt und eine Breite aufweist, die ausgehend von der Schneidspitze oder Schneidecke zu dem gegenüberliegenden Teil hin abnimmt, während die zweite Zone (15) unmittelbar unterhalb der ersten Zone liegt und sich in die entgegengesetzte Richtung zu der Schneidspitze oder der Schneidecke hin verbreitert, wobei der Freiwinkel (a min ) der zweiten Zone grösser ist als der Freiwinkel (a) der ersten Zone.

3.

Schneideinsatz nach Anspruch 1, bei dem die zwei komplementären Zonen etwa trapezförmig sind, eine erste Zone unmittelbar an die Schneidkante angrenzt und eine Breite aufweist, die in einer Richtung entgegen der Schneidspitze oder Schneidecke abnimmt, während die zweite Zone unmittelbar unterhalb der ersten Zone liegt und eine Breite aufweist, die in die Richtung entgegen der Schneidspitze oder Schneidecke zunimmt, wobei die zwei trapezförmigen Zonen die Schrägseite gemeinsam haben und die zweite Zone einen Freiwinkel (a min ) aufweist, der grösser ist als der Freiwinkel (a) der ersten Zone.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine der zwei komplementären Zonen annähernd dreieckig ist.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine der zwei komplementären Zonen annähernd trapezförmig ist.

6.

Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem sich zwischen den zwei Zonen (14, 15) eine Zwischenzone (16) befindet.

7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine oder beide Oberflächen der beiden komplementären Zonen (14, 15) eben oder nicht eben sind.